JP2003223997A

JP2003223997A - 高圧放電灯点灯装置

Info

Publication number: JP2003223997A
Application number: JP2002171850A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kamoi; 武志鴨井; Takahiro Abe; 孝弘阿部
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2001-06-13
Filing date: 2002-06-12
Publication date: 2003-08-08
Anticipated expiration: 2022-06-12
Also published as: JP4019807B2

Abstract

(57)【要約】【課題】調光点灯時に安定な光出力を得ることができる
高圧放電灯点灯装置を提供する。【解決手段】直流電源２と、スイッチング素子Ｑ２とイ
ンダクタＬ２を含む電力変換部４と、電力変換部４を制
御する制御回路５と、高圧放電灯ＤＬと、電力変換部４
と高圧放電灯ＤＬの間に介在する極性反転部６と、高圧
放電灯始動装置８とを具備し、全点灯時の出力特性とし
て、高圧放電灯ＤＬが始動過程である低電圧状態では略
定電流特性、定格電圧付近では略定電力特性となる点灯
装置において、調光点灯時に略定電力特性となる電圧範
囲をランプ両端電圧の低い側にずらす、または広くす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高圧放電灯（高輝度
放電灯、ＨＩＤランプ）の電子点灯装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来の高圧放電灯点灯装置の構成図を図
１４に、具体回路図を図１５に示す。この点灯装置は、
商用交流電源Ｖｓと、商用交流電源Ｖｓを整流するダイ
オードブリッジよりなる整流回路１と、整流した電圧を
所定の直流電圧Ｖ１に変換する電源回路としての昇圧チ
ョッパー回路２と、昇圧チョッパー回路２のスイッチン
グ素子Ｑ１を制御する制御回路３と、昇圧チョッパー回
路２の出力を電源として放電灯ＤＬに所望の電力を供給
する電力変換回路としての降圧チョッパー回路４と、降
圧チョッパー回路４のスイッチング素子Ｑ２を制御する
制御回路５と、降圧チョッパー回路４の出力電圧Ｖ２を
低周波の矩形波電圧に変換する極性反転回路６と、極性
反転回路６のそれぞれのスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６を
制御・駆動する駆動回路７と、高圧放電灯ＤＬと、高圧
放電灯ＤＬを始動させるために高電圧を発生させるイグ
ナイタ回路８とから構成されている。

【０００３】次に、このように構成される放電灯点灯装
置の動作について概説する。電源Ｖｓが投入されると、
制御回路３からの制御信号により、昇圧チョッパー回路
２のスイッチング素子Ｑ１が数十〜百ｋＨｚでオン・オ
フ制御され、交流電源Ｖｓの全波整流電圧が所定の直流
電圧Ｖ１に変換される。この直流電圧Ｖ１を電源に、電
力変換回路としての降圧チョッパー回路４のスイッチン
グ素子Ｑ２が制御回路５からの制御信号により数十〜数
百ｋＨｚでオン・オフ制御され、所定の直流電圧Ｖ２
（０＜Ｖ２＜Ｖ１）を発生する。このとき、放電灯ＤＬ
は非点灯状態であり、実質的に無負荷状態であるので、
通常、Ｖ２はＶ１とほぼ等しくなる。

【０００４】また、駆動回路７からの駆動信号により、
スイッチング素子Ｑ３、Ｑ６およびＱ４、Ｑ５がそれぞ
れ対となって、交互に数十〜数百Ｈｚでオン・オフする
とともに、イグナイタ回路８が動作し、放電灯ＤＬの両
端には、高電圧パルスが重畳された矩形波電圧が印加さ
れ、放電灯ＤＬが始動する。

【０００５】ここで、図１６に、一般的なイグナイタ回
路８の一例を示す。動作を説明すると、放電灯ＤＬが始
動前の非点灯状態にある場合、上述したように、実質的
に無負荷状態にあるため、電力変換回路（降圧チョッパ
ー回路）４の出力電圧Ｖ２は、電源回路（昇圧チョッパ
ー回路）２の出力電圧Ｖ１とほぼ同一となる。したがっ
て、放電灯ＤＬの両端、およびこれに並列に接続されて
いるコンデンサＣ３の両端には、振幅±Ｖ１の矩形波電
圧が印加される。この電圧により、イグナイタ回路８の
コンデンサＣ４は、パルストランスＰＴの１次巻線、抵
抗Ｒ１を介して充電され、電圧応答型のスイッチング素
子Ｑｐの両端電圧は徐々に上昇する。次に、矩形波電圧
が極性反転すると、スイッチング素子Ｑｐには、コンデ
ンサＣ４の充電電圧Ｖｃ４と矩形波電圧の振幅Ｖ１が足
し合わされて印加される。ここで、スイッチング素子Ｑ
ｐのブレークオーバー電圧Ｖ_BOを、Ｖｃ４＜Ｖ_BO＜Ｖｃ
４＋Ｖ１と選択することにより、スイッチング素子Ｑｐ
はオンする。スイッチング素子Ｑｐがオンすると、コン
デンサＣ４の電荷は、コンデンサＣ４からスイッチング
素子Ｑｐ、パルストランスＰＴの１次巻線Ｎ１を介して
放電され、パルストランスＰＴの２次巻線Ｎ２の両端に
は、高電圧のパルスが発生し、矩形波電圧に重畳され
て、放電灯ＤＬの両端に印加される。動作波形を図１７
に示す。図中、Ｖｃ３はコンデンサＣ３の両端電圧、Ｖ
ｑはスイッチング素子Ｑｐの両端電圧、Ｖｌａは放電灯
ＤＬの両端電圧である。

【０００６】放電灯ＤＬが始動すると、制御回路５によ
り、降圧チョッパー回路４は、放電灯ＤＬに所定の電圧
・電流が印加されるようにスイッチング動作し、結果、
放電灯ＤＬは低周波の矩形波にて安定に点灯される。安
定点灯した後は、放電灯ＤＬの両端電圧は非点灯時と比
べて十分に低いので、スイッチング素子Ｑｐのブレーク
オーバー電圧Ｖ_BOには到達しないので、高電圧パルスは
発生しない。一連の動作を図１８に示す。図中、Ｑ１〜
Ｑ６は各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の制御信号の波形
を示しており、Ｖｌａはランプ電圧、Ｉｌａはランプ電
流を示している。

【０００７】ここで、高圧放電灯点灯装置の負荷変動に
対する出力特性の一例を図１９に示す。これは、米国特
許第４，４７５，０６５号に示される特性で、高圧放電
灯の寿命によるランプ両端電圧の上昇に対し、消費電力
を抑えるように出力を制御することで、寿命の確保を図
るものである。

【０００８】このように、高いランプ両端電圧におい
て、ランプ電力を低下するよう制御するのは、次の理由
による。放電灯ＤＬが水平に点灯されると、放電のアー
クは浮力により上向きに弧を描いた形状となる。高いラ
ンプ両端電圧において、所定の定格電力となるよう制御
されると、ランプ電流は減少する。ランプ電流が減少す
ると、浮力の影響を受けやすくなり、より上向きに大き
な弧を描き、放電灯の発光管に近づく。アークが発光管
に近づくと、発光管の温度が上昇し、発光管の再結晶化
など、発光管に対するストレスが増え、放電灯の寿命を
短くするなどの悪影響が生じる。そこで、発光管の温度
上昇を抑えるため、ランプ電力を低下するよう出力が制
御される。したがって、高いランプ両端電圧のときにど
の程度ランプ電力を低下させるかは、発光管の温度上昇
により決定される。

【０００９】更に、図２０に示すように、放電灯ＤＬが
始動直後の低インピーダンス状態においては、高圧放電
灯点灯装置は、放電灯ＤＬにストレスが生じない所定の
電流値を流すよう、放電灯両端電圧に対し略定電流に制
御し、次に、定格出力付近においては、放電灯両端電圧
に対し、略定電力の特性となるよう制御することによ
り、放電灯始動時の光束の立上げを早め、また、放電灯
のばらつきや、寿命により放電灯のインピーダンスが変
化しても、略一定の光出力を得ることが可能となる。

【００１０】このような特性を得るための制御回路５の
一例を図２１に示す。この制御回路５は、先述したよう
に、放電灯ＤＬに所定の電圧・電流を流すよう、降圧チ
ョッパー回路４のスイッチング素子Ｑ２を制御する。制
御回路５において、Ｖｌａ検出回路５１はランプ両端電
圧Ｖｌａを検出し、Ｉｌａ目標値作成部５２のオペアン
プＡＭＰ１において、ランプ両端電圧Ｖｌａにより決ま
る直線を得る。次に、この直線と所定値Ｖｒｅｆをコン
パレータＣＰにより比較し、その比較結果によりスイッ
チング素子Ｑ７とＱ８のいずれかをオンすることによ
り、放電灯ＤＬに流れる電流Ｉｌａの目標値として、ど
ちらか小さい方の値を選択するようにし、その値によっ
て、Ｑ２制御信号作成部５３にてスイッチング素子Ｑ２
の制御信号のオン・オフ時間を調整し、放電灯ＤＬに流
れるランプ電流Ｉｌａを調整する。

【００１１】このように制御すると、図２２のように、
オペアンプＡＭＰ１の出力が所定値Ｖｒｅｆよりも大き
い時は、この所定値Ｖｒｅｆにより決まる一定の電流を
流すように制御され、オペアンプＡＭＰ１の出力が所定
値Ｖｒｅｆよりも小さくなれば、オペアンプＡＭＰ１の
出力によって決まる電流を流すように制御される。従っ
て、ランプ両端電圧Ｖｌａとランプ電流Ｉｌａの積であ
るランプ電力は、低いランプ両端電圧ではランプ電圧の
一次の関数となり、高いランプ両端電圧ではランプ両端
電圧Ｖｌａの２乗の関数となる。この２乗の関数の頂点
が、定格のランプ両端電圧の近傍になるようにすれば、
前記図２０のような略定電力の特性が得られ、定格電圧
を大きく超える部分においては、ランプの電力を絞るよ
うに働き、所望の特性を得ることが出来る。

【００１２】ところで、放電灯ＤＬを調光点灯する場
合、一般に、図２３に示すように放電灯ＤＬに流れる電
流値Ｉｌａをａ→ｂ→ｃ→ｄ→ｅ→ｆのように制御し、
図２４のａ→ｂ→ｃ→ｄ→ｅ→ｆに示すように、印加さ
れる電力を低減することにより調光するが、放電灯ＤＬ
を調光点灯した場合、放電灯ＤＬは、図２５の曲線Ｌに
示すような特性を示す。すなわち、調光率が４０％程度
までは、放電灯の消費電力の低下と共に徐々に放電灯両
端電圧Ｖｌａが低下し、４０％程度以下では、逆に、放
電灯の消費電力の低下に対し、放電灯両端電圧Ｖｌａが
上昇し、さらに調光をすすめると、放電灯両端電圧Ｖｌ
ａは急激に上昇する。このような特性を取るため、調光
をすすめ、電力比（調光率）が低くなり、放電灯ＤＬの
特性として、放電灯両端電圧Ｖｌａが上昇に転じる領域
に入ると、高圧放電灯点灯装置の特性に対し、放電灯の
動作特性曲線Ｌとの交点である、動作点が取りづらくな
り、立消えを生じる。

【００１３】このような課題に対し、特開平６−１１１
９８７では、図２６に示す構成において、調光制御とし
て、輝度調節器２４において、放電灯ＤＬの輝度を設定
することにより、設定値に応じた電流指令を出力し、そ
の電流指令と出力電流が一致するように制御され、放電
灯ＤＬを定電力に制御する第１の直流電源装置１１と、
該輝度調節器２４の出力に応じた電流値を出力し、放電
灯ＤＬを定電流に制御する第２の直流電源装置１２を、
放電灯両端電圧Ｖｌａが所定の値を超えることにより切
替え、放電灯ＤＬを点灯することで、点灯装置の出力特
性と放電灯ＤＬの動作特性曲線Ｌとの交点を確保し、動
作点を得ることで立消えを防いでいる。図中、２０は電
流検出器、２２は電圧検出器、１０は電源切替回路、２
６は電流指令切替回路、２８はモード切替信号発生器で
ある。この従来例における動作特性図を図２７、図２８
に示す。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】従来例の特開平６−１
１１９８７では図２７に示すランプ特性Ｌとしている。
即ち、全点灯からある調光レベルまでランプ電圧Ｖｌａ
は変化しない。このランプ特性Ｌを本発明の図２５に示
すようなＷｌａ−Ｖｌａ特性に変換すると図２９のよう
になる。図２９において、全点灯時ａからある調光レベ
ルｂまで、ランプ電圧Ｖｌａは変化せず、全点灯時のＶ
ｌａのままである。しかし、本発明者は図２５に示すよ
うに、調光時のランプ特性は、全点灯から調光するに従
って、放電灯両端電圧Ｖｌａは減少していき、更に調光
していくとある点から放電灯両端電圧Ｖｌａが上昇して
いくことを確認している。

【００１５】上記従来例においては、放電灯両端電圧Ｖ
ｌａが上昇に転じる調光レベルまでの範囲の調光制御に
関しては、特に考慮していないものと思われる。この範
囲で「電圧は略一定」との記述があるが、実際には調光
して放電灯両端電圧Ｖｌａに変化がないとは考えられな
い。上記従来例の要件は、所定値以上のランプ電圧にお
いて、定電流調光をすることにあると考えられる。従っ
て、上記従来例では定電力調光範囲が示されているが、
図２８の出力特性図にランプ特性を描くと、出力特性と
ランプ特性の交差点、即ち動作点は、調光するに従い、
Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆのように、低Ｖｌａ側に移動し
ていくことになる。

【００１６】ランプの個々の製造ばらつきにより、図示
したランプ特性より少し高いＶｌａ側にシフトしたラン
プ特性を持つランプを図２８に示す出力特性のバラスト
で動作させた場合、全点灯時には、動作点が出力特性の
曲線の頂点付近にあるので、ランプの出力（調光率）の
変化はわずかである。ところが、調光していくと、動作
点は出力特性の頂点から（Ａ→Ｂ→Ｃ→…→Ｆのよう
に）ずれていく。例えば、動作点Ｆ付近では、わずかに
ランプ特性の違うランプでもランプの出力（調光率）は
大きく変化することになる。これは点灯装置として、同
じ調光率の設定であっても、ランプ毎に実際の出力値、
即ち光出力の値が大きく異なることを意味し、複数の照
明器具が設置されるような場合、調光すると器具毎に光
出力がばらばらになり、問題となる。

【００１７】また、同一のランプであっても、経年変化
によって、ランプの特性は変化していく。一般的には、
高いＶｌａ側にランプの特性は移動していく。この場合
でも、上で述べたのと同じように、同じ調光率の設定で
あっても、経年変化によって、実際の光出力は変化する
ことになる。更には、ランプ特性が少し低Ｖｌａ側にシ
フトしたものにあっても同様の問題が発生することは明
らかである。

【００１８】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであり、調光点灯時に安定な光出力を得ることが
できる高圧放電灯点灯装置を提供することを目的とす
る。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の高圧放電灯点灯
装置によれば、上記の課題を解決するために、図１に示
すように、直流電源２と、少なくとも１つのスイッチン
グ素子Ｑ２とインダクタンス要素Ｌ２からなる電力変換
部４と、電力変換部４を制御する制御回路５と、高圧放
電灯ＤＬと、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６からなり電力
変換部４と高圧放電灯ＤＬの間に介在する極性反転部６
と、高圧放電灯始動装置８とを具備し、全点灯時の出力
特性として、前記制御回路５において高圧放電灯ＤＬの
状態を検出し、高圧放電灯ＤＬが始動過程である低電圧
状態では略定電流特性、定格電圧付近では略定電力特性
となるよう電力変換部４を制御する高圧放電灯点灯装置
において、図５に示すように、調光点灯時に略定電力特
性となる電圧範囲はランプ両端電圧が上昇する電力比ま
では電力比に応じて低下させる、あるいは、図９に示す
ように、調光点灯時に前記略定電力特性となる電圧範囲
は全点灯時よりも広くなるようにする。これにより、調
光点灯時の放電灯の出力のばらつきを抑えることが可能
となる。なお、電力変換部４と高圧放電灯ＤＬの間に介
在する極性反転部６は省略しても良い。

【００２０】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）図１に本発
明の第１の実施の形態を示す。基本的な構成は、先の従
来例と同じであり、商用交流電源Ｖｓと、商用交流電源
Ｖｓを整流するダイオードブリッジよりなる整流回路１
と、整流した電圧を所定の直流電圧Ｖ１に変換する電源
回路としての昇圧チョッパー回路２と、昇圧チョッパー
回路２のスイッチング素子Ｑ１を制御する制御回路３
と、昇圧チョッパー回路２の出力を電源として放電灯Ｄ
Ｌに所望の電力を供給する電力変換回路としての降圧チ
ョッパー回路４と、降圧チョッパー回路４のスイッチン
グ素子Ｑ２を制御する制御回路５と、降圧チョッパー回
路４の出力電圧Ｖ２を低周波の矩形波電圧に変換する極
性反転回路６と、極性反転回路６のそれぞれのスイッチ
ング素子Ｑ３〜Ｑ６を制御・駆動する駆動回路７と、放
電灯ＤＬと、放電灯ＤＬを始動させるために高電圧を発
生させるイグナイタ回路８と、外部より目標とする調光
電力を設定する調光器９とから構成されており、調光点
灯時に調光器９から制御回路５に調光信号を与えること
により、制御回路５は降圧チョッパー回路４のスイッチ
ング素子Ｑ２を制御し、調光を行うものである。

【００２１】ここで、図２に示す制御回路５において、
図３に示すように、調光器９からの調光信号に応じて、
オペアンプＡＭＰ１の基準電圧Ｖａおよび利得Ｇａを変
化させる。オペアンプＡＭＰ１の利得Ｇａは入力抵抗Ｒ
ｉと帰還抵抗Ｒｆの比率で決まり、ここでは帰還抵抗Ｒ
ｆの値を調光器９からの調光信号に応じて変化させてい
る。そうすると、オペアンプＡＭＰ１の出力は、調光す
るにつれて図４の矢印に示すように変化し、ランプに流
れる電流Ｉｌａの目標値が変化する。これにより、出力
特性は図５のａ→ｂ→ｃのように変化し、調光信号に応
じて出力電力が低減され、調光点灯されると共に、略定
電力特性の範囲は、全点灯時の範囲よりも低いランプ電
圧側にシフトする。このように動作するので、放電灯Ｄ
Ｌを調光点灯し、ランプ電圧が低下しても、略定電力特
性の領域もそれにつれてシフトするので、略定電力特性
を外れることがなく、ランプばらつきや寿命によりラン
プ特性Ｌが変動しても、略一定の出力を得ることが可能
である。

【００２２】なお、放電灯ＤＬのランプ特性は、図６に
示すように、放電灯ＤＬの種類や個体毎に若干異なる
が、概ね同一の傾向を示しており、定電力特性のシフト
は、５０％点灯時でランプ電圧を２０Ｖ程度、低下させ
るのがよい。すなわち、図６において、３本のランプ
Ａ，Ｂ，Ｃのランプ特性は、いずれも１００％点灯時に
比べて５０％点灯時ではランプ電圧が２０Ｖ程度低下し
ているので、これに合わせて図５の定電力領域をシフト
させれば、１００％点灯時から５０％点灯時にかけて調
光状態においても定電力特性が得られるものである。

【００２３】（第２の実施の形態）図７に本発明の第２
の実施形態における降圧チョッパー回路４の制御回路５
を示す。基本的な構成は、先の第１の実施の形態（図
１）と同じである。異なる点は、図７に示すように、制
御回路５において、Ｖｌａ検出回路５１はランプ両端電
圧Ｖｌａを検出し、Ｉｌａ目標値作成部５２のオペアン
プＡＭＰ１において、ランプ両端電圧Ｖｌａに応じて決
まる直線を作成すると共に、除算器５４において、調光
器９からの調光信号により指示される電力をランプ両端
電圧Ｖｌａで除したランプ電流の目標値を算出する。次
に、これらの２つの関数と所定値Ｖｒｅｆとを最小値回
路５５により比較する。最小値回路５５はダイオードＤ
ａ，Ｄｒ，Ｄｊの各アノードを抵抗Ｒａを介して制御電
源電圧Ｖｃｃに接続し、各カソードをオペアンプＡＭＰ
１の出力、所定値Ｖｒｅｆおよび除算器５４の出力にそ
れぞれ接続したものである。最小値回路５５は、そのと
きのランプ両端電圧におけるオペアンプＡＭＰ１の出力
と所定値Ｖｒｅｆおよび除算器５４の出力のうち、最小
値となる値を出力し、これをランプ電流Ｉｌａの目標値
として、Ｑ２制御信号作成部５３に入力し、スイッチン
グ素子Ｑ２の制御信号のオン・オフ時間を調整し、放電
灯ＤＬに流れるランプ電流Ｉｌａを調整する。

【００２４】このように制御すると、図８に示すよう
に、オペアンプＡＭＰ１の出力、および除算器５４の出
力が所定値Ｖｒｅｆよりも大きいときは、この所定値Ｖ
ｒｅｆにより決まる一定の電流を流すように制御され、
除算器５４の出力が最小のときは、一定の電力となるよ
う、ランプ両端電圧Ｖｌａに応じた電流となり、オペア
ンプＡＭＰ１の出力が最小のときは、ランプ両端電圧Ｖ
ｌａに応じて電力を抑制するよう、ランプ電流Ｉｌａを
制御する。

【００２５】ここで、全点灯時において、除算器５４の
出力によりランプ電流Ｉｌａが制御される領域を、高圧
放電灯ＤＬの定格電圧付近に設定することにより、図９
に示すような所望の特性を得ることができる。調光点灯
時において、調光器９からの調光信号により指示電力を
低下し、除算器５４の出力を低下させると、除算器５４
の出力値で、動作する期間が長くなり、点灯装置の出力
特性は、図９の矢印のように変化し、略定電力特性とな
る領域が拡大する。

【００２６】このように動作するので、放電灯ＤＬを調
光点灯し、ランプ電圧が低下しても、略定電力特性とな
る領域が拡大しており、略定電力特性を外れることがな
く、ランプのばらつきや寿命によりランプ特性Ｌが変動
しても、略一定の出力を得ることが可能である。また、
調光時に定電力特性となる領域を拡大しているため、放
電灯ＤＬの種類や個体差により、調光時の特性が異なる
放電灯においても、出力の安定性を高めることができ
る。また、高いランプ両端電圧のときの出力特性を決め
るオペアンプＡＭＰ１の出力を変化させないため、全点
灯時の出力特性を越えることがなく、ランプの過出力を
防止できる。

【００２７】（第３の実施の形態）図１０に本発明の第
３の実施の形態における降圧チョッパー回路４の制御回
路５を示す。基本的な構成は、先の第１の実施の形態
（図１）と同じである。異なる点は、図１０に示すよう
に、制御回路５において、Ｖｌａ検出回路５１によりラ
ンプ両端電圧Ｖｌａを検出し、図１１のに示すよう
に、調光が進み、ランプ両端電圧Ｖｌａが上昇に転じる
までは、調光器９の調光信号に応じて、オペアンプＡＭ
Ｐ１の基準電圧Ｖａを減少し、図１１のに示すよう
に、ランプ両端電圧Ｖｌａが上昇に転じた後は、調光器
９の調光信号に応じて、所定値Ｖｒｅｆを減少させる基
準電圧発生部５６を設けたことである。これにより、オ
ペアンプＡＭＰ２の出力は図１２ののように変化し、
所定値Ｖｒｅｆは図１２ののように変化する。

【００２８】このように動作させると、図１３のに示
すように、ランプ両端電圧Ｖｌａが上昇に転じるまでの
比較的出力の高い調光範囲においては、定電力特性を取
ることができ、ランプの個体差や寿命によるランプイン
ピーダンスの変動に対し、一定の電力を得ることが可能
であり、また、図１３のに示すように、ランプ両端電
圧Ｖｌａが上昇に転じる、比較的出力の低い調光範囲に
おいては、定電流の特性で動作するので、ランプ特性と
の交点である動作点を取ることができ、立消えなどを生
じず、安定に点灯でき、調光範囲を拡大することが可能
である。

【００２９】（第４の実施の形態）図３０および図３１
に本発明の第４の実施の形態を示す。図３０は図９と同
様のＷｌａ−Ｖｌａ出力特性を得るためのＩｌａ目標値
の設定を示している。図中、Ｖｒｅｆ、除算器０，ＡＭ
Ｐ１は調光しない時、即ち全点灯時の出力特性を規定し
ている。除算器１〜６およびＶｒｅｆ２，Ｖｒｅｆ３が
調光時の出力特性を規定する。図９と異なる点は、Ｖｒ
ｅｆ２とＶｒｅｆ３が追加されたことと、図９の電力比
１６％の除算器出力特性が除去された点である。第２の
実施の形態で示した定電力制御により調光を行うことが
基本であるが、図９の電力比１６％の出力特性は、Ｖｌ
ａが急激に上昇に転じた後のランプ特性上の一点を動作
点としている。このような動作点においては、ランプ特
性の少し異なるランプを動作させた場合、電力比がラン
プ毎に大きく異なることが考えられる。また、同一のラ
ンプであっても、出力特性とランプ特性の交わり角度が
小さく、ランプ電圧の変動により動作点が不安定にな
る。このため、ランプの出力電力が安定せず、光のちら
つきやランプの立ち消えなどの不具合を生じる。

【００３０】そこで、図３０および図３１に示すよう
に、ランプ電圧Ｖｌａが上昇に転じる近傍のある一点か
らは第３の実施の形態で述べた定電流制御に切り替える
とよい。これらの図では、便宜上Ｖｒｅｆ２とＶｒｅｆ
３の２本の出力特性が示されているが、この中間の出力
特性も当然取り得る。つまり、図３１に示す電力比が１
００％〜３０％の範囲では、除算器の出力０〜６とラン
プ特性Ｌの交点で動作点が決まり、電力比が３０％〜１
６％の範囲では、基準電圧発生部の発生する基準電圧Ｖ
ｒｅｆ２〜Ｖｒｅｆ３とランプ特性Ｌの交点で動作点が
決まる。図３１によれば、Ｖｒｅｆ３とランプ特性の交
点、即ち動作点は図９の場合に比べて安定であり、上記
の問題点は改善される。これにより、より深い調光点灯
が可能となる。

【００３１】本実施の形態では、定電力制御と定電流制
御の切替の電力比の値、あるいはＶｌａの値を明確に限
定していないが、ランプ特性の特徴に鑑みれば、以下の
ような切替点が考えられる。（１）Ｖｌａが低下から上昇に転ずる点を検出し、その
点で切り替える。（２）Ｖｌａが低下から上昇に転ずるランプ電力比の近
傍で切り替える。

【００３２】上記の何れを用いるかは、点灯装置の設計
の都合により決定すればよい。（１）の方法によれば、
ランプ毎に最適な切替点で定電力制御から定電流制御に
切り替えられるので、非常に安定な調光点灯が可能とな
る。（２）の方法では厳密にランプ電圧をモニタする必
要が無く、ランプ電力で切り替えるので、比較的制御回
路は簡単になる。勿論、これらの方法に限定されるもの
ではない。

【００３３】また、図３０、図３１では、除算器１〜６
およびＶｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ３の特性はＶｌａ≧１２０
Ｖの高ランプ電圧の領域ではオペアンプＡＭＰ１により
決まる出力特性を越えた動作点を取らないようにしてい
る。このことは、ランプ特性がどのように変化したとし
ても、全点灯時の電力抑制領域の出力特性（オペアンプ
ＡＭＰ１により決まる出力特性）を越えないことを示し
ている。例えば、ランプが寿命末期にはランプ電圧が上
昇し、１２０Ｖを越えるような場合があるが、その場
合、調光時、全点灯時を問わず、オペアンプＡＭＰ１の
出力特性以下になる。即ち、ランプ電圧が１２０Ｖを越
えて高くなった場合には、徐々にランプ電力が絞られ、
ランプの発熱が抑えられるようにしている。

【００３４】図３０、図３１ではＶｌａが１８０Ｖ以上
では、ランプ電力が０Ｗになり実質消灯するが、１８０
Ｖ自体には特に意味は無く、それより高くても、低くて
も良い。なお、本発明は上記各実施の形態に示す構成に
限定するものではなく、高圧放電灯ＤＬを調光点灯する
ものにおいて、有効な効果を示すことは明らかである。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、高圧放電灯の全点灯時
の出力特性として、高圧放電灯が始動過程である低電圧
状態では略定電流特性、定格電圧付近では略定電力特性
となるよう電力変換部を制御する高圧放電灯点灯装置に
おいて、調光点灯時に略定電力特性となる電圧範囲はラ
ンプ両端電圧が上昇する電力比までは電力比に応じて低
下させる、あるいは、調光点灯時に略定電力特性となる
電圧範囲を全点灯時よりも広くなるようにしたので、調
光点灯時の放電灯の出力のばらつきを抑えることが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の全体構成を示す回
路図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態の制御回路の構成を
示す回路図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態の制御回路の動作説
明図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態における制御目標値
の特性図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態における調光時の出
力特性とランプ特性を示す説明図である。

【図６】本発明の第１の実施の形態に用いる複数種のラ
ンプの特性を示す説明図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態の制御回路の構成を
示す回路図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態における制御目標値
の特性図である。

【図９】本発明の第２の実施の形態における調光時の出
力特性とランプ特性を示す説明図である。

【図１０】本発明の第３の実施の形態の制御回路の構成
を示す回路図である。

【図１１】本発明の第３の実施の形態の制御回路の動作
説明図である。

【図１２】本発明の第３の実施の形態における制御目標
値の特性図である。

【図１３】本発明の第３の実施の形態における調光時の
出力特性とランプ特性を示す説明図である。

【図１４】従来の高圧放電灯点灯装置の概略構成図であ
る。

【図１５】従来の高圧放電灯点灯装置の具体回路図であ
る。

【図１６】図１５の高圧放電灯点灯装置に用いるイグナ
イタ回路の具体回路図である。

【図１７】図１５の高圧放電灯点灯装置に用いるイグナ
イタ回路の動作説明図である。

【図１８】図１５の高圧放電灯点灯装置の始動点灯時の
動作説明図である。

【図１９】一般的な高圧放電灯点灯装置の出力特性を示
す特性図である。

【図２０】図１５の高圧放電灯点灯装置の出力特性を示
す特性図である。

【図２１】図１５の高圧放電灯点灯装置に用いる制御回
路の具体回路図である。

【図２２】図１５の高圧放電灯点灯装置における制御目
標値の特性図である。

【図２３】図１５の高圧放電灯点灯装置における調光時
のランプ電圧とランプ電流の関係を示す特性図である。

【図２４】図１５の高圧放電灯点灯装置における調光時
のランプ電圧とランプ電力の関係を示す特性図である。

【図２５】図１５の高圧放電灯点灯装置における全点灯
時の出力特性とランプ特性を示す特性図である。

【図２６】従来の定電力制御と定電流制御の切替機能を
有する高圧放電灯点灯装置の回路図である。

【図２７】図２６の従来例における点灯装置の出力特性
およびランプ特性を示す特性図である。

【図２８】図２６の従来例における調光時の動作点の変
化を示す説明図である。

【図２９】図２６の従来例におけるランプ電力とランプ
電圧の関係を示す特性図である。

【図３０】本発明の第４の実施の形態における制御目標
値の特性図である。

【図３１】本発明の第４の実施の形態における調光時の
出力特性とランプ特性を示す説明図である。

【符号の説明】

１整流回路２電源回路（昇圧チョッパー回路）４電力変換回路（降圧チョッパー回路）５制御回路６極性反転回路ＤＬ放電灯

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3K072 AA11 AC01 AC11 BA05 BB01 BB10 BC01 CA03 CA16 DD03 DD08 DE02 DE04 GB03 GB18 HA02 HA09 HA10 3K098 CC21 CC25 CC31 CC41 CC60 DD06 DD09 DD22 DD35 DD43 EE11 EE32 EE40 FF03 FF04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電源と、少なくとも１つのスイッ
チング素子とインダクタンス要素からなる電力変換部
と、電力変換部を制御する制御回路と、電力変換部の出
力により駆動される高圧放電灯と、高圧放電灯始動装置
とを具備し、全点灯時の出力特性として、前記制御回路
において高圧放電灯の状態を検出し、高圧放電灯が始動
過程である低電圧状態では略定電流特性、定格電圧付近
では略定電力特性となるよう電力変換部を制御する高圧
放電灯点灯装置において、調光点灯時に前記略定電力特
性となる電圧範囲が全点灯時よりも低い電圧範囲となる
ことを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項２】前記調光点灯時に略定電力特性となる
電圧範囲は、ランプ両端電圧が上昇する電力比までは電
力比に応じて低下させることを特徴とする請求項１記載
の高圧放電灯点灯装置。
【請求項３】前記調光点灯時に略定電力特性となる
電圧範囲は、５０％点灯時において全点灯時に比べて約
２０Ｖ低くなることを特徴とする請求項１または２に記
載の高圧放電灯点灯装置。
【請求項４】直流電源と、少なくとも１つのスイッ
チング素子とインダクタンス要素からなる電力変換部
と、電力変換部を制御する制御回路と、電力変換部の出
力により駆動される高圧放電灯と、高圧放電灯始動装置
とを具備し、全点灯時の出力特性として、前記制御回路
において高圧放電灯の状態を検出し、高圧放電灯が始動
過程である低電圧状態では略定電流特性、定格電圧付近
では略定電力特性となるよう電力変換部を制御する高圧
放電灯点灯装置において、調光点灯時に前記略定電力特
性となる電圧範囲が全点灯時よりも広いことを特徴とす
る高圧放電灯点灯装置。
【請求項５】前記調光点灯時に略定電力特性となる
電圧範囲は、全点灯時の出力特性を越えない範囲である
ことを特徴とする請求項４記載の高圧放電灯点灯装置。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の高圧
放電灯点灯装置において、調光点灯時に少なくとも所定
の電力比以下では、出力特性として略定電力特性から略
定電流特性に切り替えることを特徴とする高圧放電灯点
灯装置。
【請求項７】前記調光点灯時に略定電流特性で動作
する範囲は、全点灯時の出力特性を越えない範囲である
ことを特徴とする請求項６記載の高圧放電灯点灯装置。
【請求項８】前記所定の電力比とは、ランプ両端電
圧が上昇する電力比以下であることを特徴とする請求項
６又は７記載の高圧放電灯点灯装置。